平抑光伏并网功率波动的混合储能系统优化调度策略

提出了一种光伏(PV)的最大功率跟踪工作点控制和混合储能系统(HESS)协调平抑光伏并网功率波动策略,通过PV和HESS间的密切配合,能有效将PV并网功率波动抑制在电网可接受范围内。采用了多目标非线性约束模型对HESS中电池和超级电容的充放电功率进行优化调度,调度过程中充分考虑了HESS的寿命、偏离校正以及充放电效率;给出了基于滑动平均算法的PV的最大功率跟踪工作点动态控制方法。此外,采用K均值聚类算法构建了3种典型的PV功率波动场景,对所提策略和利用HESS平抑PV功率波动的传统策略进行了对比分析,结果表明:所提策略既能取得良好的平抑PV功率波动效果,还能降低HESS的运行损耗、延长其使用寿命。     

光伏发电系统抑制电力系统功率振荡的机理

光伏(photovoltaic,PV)发电系统可通过动态调控注入电网的有功功率、无功功率来改善电力系统的功率平衡特性,从而抑制电网功率振荡现象。为揭示PV抑制电网功率振荡的机理,通过2个受控电流源来描述PV在机电时间尺度下的有功、无功功率输出特性,建立了PV抑制功率振荡时电网有功功率分布模型,利用电气转矩法分析了PV在振荡抑制模式下影响同步机系统惯量水平、阻尼能力以及同步特性的物理机制及其影响规律。研究结果表明:根据系统振荡过程中的转速、频率、功率、功角等特征量的变化趋势来动态调控PV输出的有功、无功功率,能改变系统的惯量水平、阻尼能力、同步特性,从而可对系统功率振荡的幅值、周期以及振幅的衰减速度进行有效的调控。     

不均衡组串光伏系统多峰值最大功率跟踪

对光伏(PV)发电系统的PV模块组合方式进行研究,提出一种不均衡组串PV发电系统优化拓扑。该拓扑可根据各PV组串不均衡情况调整系统工作结构,通过将不均衡的组串从均衡的组串中分离出来,有效降低不均衡组串对系统的影响,从而提高PV发电系统的效率。而分离出的不均衡组串,其输出P-U曲线呈现多峰值现象,对此提出一种基于全局搜索的多峰值最大功率点跟踪(MPPT)优化算法。该方法能快速精确地追踪到系统的全局最大功率点(MPP),而无需增加硬件电路。仿真和实验结果表明提出的拓扑和优化算法能有效提高不均衡组串PV系统输出的效率。     

梯级水光蓄互补发电系统实时协调控制策略

梯级水光蓄互补发电系统将梯级小水电(cascade small hydropowerplant,CSHP)、分布式光伏(photovoltaic,PV)和抽水蓄能相结合,可平抑PV功率波动、提高其可调度性。针对这种互补发电系统的实时控制问题,首先提出了基于经验模态分解法(empirical mode decomposition,EMD)的全功率变速恒频抽蓄机组(full size converter based variable speed constant frequency pumped storage unit,FSC-VSCFPSU)平抑PV功率波动控制策略,根据经EMD法提取的PV功率波动的高低频分量,自适应确定平抑目标,快速为FSCVSCFPSU确定所需的补偿功率。其次,提出了基于CSHP与FSC-VSCFPSU协调控制的互补发电系统跟踪调度计划策略,在平抑PV功率波动控制策略处理的基础上,根据调度计划协调分配CSHP及FSC-VSCFPSU的输出功率,以最小化系统出力与调度计划的偏差,确保系统平稳跟踪调度计划运行。此外,还给出了基于变速运行模式的FSCVSCFPSU虚拟同步机控制策略,通过模拟同步机特性来控制机组的全功率变流器运行,实现FSC-VSCFPSU的快速功率响应,保证平抑PV功率波动控制策略及跟踪调度计划策略的有效执行。通过实例仿真计算和分析验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

基于NN模型估计的光伏最大功率点跟踪控制技术研究

为了有效利用光伏阵列转换能量,提高并网发电效率,需要对其进行最大功率点跟踪控制( MPPT).提出了基于二级神经网络-遗传寻优的方法,通过利用PV神经网络模型拟合光伏电池输出功率与输出电压的非线性特点,为MPPT寻优提供模型依据,采用遗传算法编码灵活的特性实行并行搜索,并采用存储器函数变换技术使得系统达到在线控制的效果.仿真及实验表明,遗传算法对PV曲线进行最大值寻优,经过52代遗传得到最大功率为135.811 4 W,对应的电压值为72.138 24 V,这与实际最大功率点相比的误差为1.45％,取得了精度较高的跟踪效果,提高了系统稳定性.并且该方法能够准确跟踪最大功率点,克服了传统爬山法等在最大功率点附近振荡引起功率损耗的问题,同时也克服了传统神经网络方法采集训练数据的难度.     

基于可变速率LPPT的下垂控制的微电网光伏 系统的运行频率控制

本文的目的是改善光伏(PV)系统组成的孤岛微电网系统的频率调节。光伏系统运行在有限功率点跟踪(LPPT)模式下使光伏系统的有功功率应用下垂控制,反过来改善了微电网频率的调节。LPPT是用于从光伏系统获得可能比最大功率小的期望功率值的控制技术。可变速率LPPT是可用的LPPT控制中的最好控制技术,在工程中使用的技术。本文中使用的下垂控制器为基于母线频率与标称值(50Hz)的偏差的光伏系统运行在有限功率处提供指定的参考功率设定值。提出了一个案例研究来验证该方法的有效性。     

基于NN模型估计的光伏最大功率点跟踪控制技术研究

为了有效利用光伏阵列转换能量,提高并网发电效率,需要对其进行最大功率点跟踪控制（MPPT）。提出了基于二级神经网络-遗传寻优的方法,通过利用PV神经网络模型拟合光伏电池输出功率与输出电压的非线性特点,为MPPT寻优提供模型依据,采用遗传算法编码灵活的特性实行并行搜索,并采用存储器函数变换技术使得系统达到在线控制的效果。仿真及实验表明,遗传算法对PV曲线进行最大值寻优,经过52代遗传得到最大功率为135.811 4 W,对应的电压值为72.138 24 V,这与实际最大功率点相比的误差为1.45%,取得了精度较高的跟踪效果,提高了系统稳定性。并且该方法能够准确跟踪最大功率点,克服了传统爬山法等在最大功率点附近振荡引起功率损耗的问题,同时也克服了传统神经网络方法采集训练数据的难度。     

基于泰勒级数的PV曲线求取及参变量选择分析

PV曲线是电力系统静态电压稳定分析的重要工具。应用泰勒级数法可快速求取计及无功约束时的PV曲线。针对以往文献在以功率参量为参变量时,泰勒级数在电压稳定临界点处不收敛的问题,研究了应用泰勒级数解决电压稳定问题时参变量的选择方法,证明了以电压模为参变量的可行性。推导了PV节点无功约束量关于功率参变量的泰勒解析式,由此可根据无功上限来预测无功越界时的系统功率参数值。建立了PQ节点有功功率关于电压模的泰勒级数,根据解析关系式可直接绘制负荷节点的PV曲线。最后通过对IEEE 30节点系统仿真验证了所提方法具有较快的计算速度和较高的计算精度。     

基于改进粒子群算法的多路光伏MPPT控制

针对建筑光伏(PV)发电和大规模集中式PV发电中多条升压支路并联的情况,提出自适应线性调整器重启粒子群算法优化(PSO)法,通过选择合适的开关管导通时间,使各光伏阵列运行于各自的最大功率点,从而实现多路功率最优控制,并且克服了传统最大功率点跟踪(MPPT)算法在复杂环境中易陷入局部最大功率点而失效的问题。最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性。     

面向负荷的光伏电池和燃料电池建模及其等效描述

为研究光伏电池(photovoltaic cell,PV)和燃料电池(fuel cell,FC)对配网侧综合负荷特性的影响,构建了PV和FC发电系统并研究了各功能模块的模型和并网控制策略;通过分析PV和FC的稳态特性和并网控制外特性,提出了PV和FC发电系统恒功率控制的电压源等效描述模型。实例仿真结果表明,恒功率控制的电压源能等效描述PV和FC发电系统的拟负荷外特性。基于此,提出了感应电动机并联静态负荷和直流分布式电源的广义综合负荷模型结构。     

基于渗透率的区域配电网分布式光伏并网消纳能力分析

随着分布式光伏在区域配电网中接入容量的不断增加,以渗透率指标群为参考,将引导分布式光伏的合理规划。在不考虑配电网升级改造的前提下,以光伏并网的功率渗透率、容量渗透率和能量渗透率为载体,建立光伏渗透率指标群。以某一实际区域配电网为基础,阐述各光伏渗透率指标的实际物理意义,分析并网后光伏出力与光伏成本、光伏利用率之间的关系,最后探讨不同负荷类型对光伏渗透率指标群的影响,为区域配电网分布式光伏规划投资提供指导和参考,有效引导未来分布式光伏与电网的协调发展。     

配电网中的分布式光伏系统发电性能仿真

针对基于配电网的分布式光伏发电系统发电性能开展仿真研究。分析了分布式光伏发电系统拓扑结构,根据光伏系统关键部件运行机理,建立了光伏组件、光伏逆变器运行模型,根据光伏组件I-V特性,建立光伏组件阴影遮挡模型。结合现场实际测试,确定光伏系统各环节运行模型参数,通过分布式光伏系统各环节结构以及光伏部件,对分布式光伏系统发电性能进行评估。     

考虑机网动态交互作用的光伏场群等值建模

光伏场群等值建模是研究新能源电力系统动态特性的基础。提出了综合考虑光伏电源自身动态以及机网动态交互作用的光伏场群等值建模策略。基于电力系统微分代数方程,讨论了光伏电源与电力系统间的动态交互作用,强调了光伏场站端口电压是机网交互的关键因素。仿真分析了不同电压跌落程度下光伏电源的动态,指出变流器控制策略是影响光伏电源自身动态的主导因素。基于此,进一步提出了考虑机网交互作用的光伏场群动态分群方法及建模流程。最后通过仿真算例表明,与现有仅基于光伏电源自身动态的分群方法相比,进一步考虑机网交互作用可显著提高光伏场群的等值建模精度。     

基于PSIM的光伏模块建模与电气特性仿真

光伏模块依靠光伏逆变器将产生的直流电转变为交流电用于负载供电,光伏逆变器的设计需要考虑光伏模块的电气特性。根据光伏电池物理机制的数学模型,采用PSIM软件中已有的器件搭建光伏模块仿真模型。利用该仿真模型,通过PSIM软件模拟实际光伏模块在不同太阳光照强度、环境温度下的I-V和P-V特性。通过仿真分析串联电阻Rs和并联电阻Rsh变化对模块输出特性的影响,更加深入地了解光伏模块的电气特性。模型为将来光伏逆变器设计时的动态仿真研究提供了一个准确的仿真电源。     

太阳能光伏发电的中长期随机特性分析

掌握光伏发电的随机特性对于含光伏发电的电力系统规划及运行具有重要意义。提出了一种光伏电站出力随机特性的分析方法,将光伏发电出力的确定性因素与不确定因素相分离,首先采用全球太阳辐射强度模型对光伏发电出力的确定性成分建模,同时引入光伏出力遮挡因子的概念对光伏发电出力的不确定性成分建模,从而形成光伏发电出力的完整模型描述。采用实证分析的方法,从概率分布、波动特性等方面研究了光伏出力遮挡因子的随机特性,并分析了光伏出力的空间相关性。     

光伏发电效率检测方法研究及案例分析

随着我国光伏发电产业的日趋成熟,光伏发电效率受到业界广泛关注,由于光伏发电效率的高低直接影响光伏发电效益。对于已建成光伏电站,提高光伏发电效率成为提高光伏电站利润的关键因素,寻找有效的效率检测方法迫在眉睫。基于此,重点阐述了光伏电站各关键设备效率测试原理方法,并给出了案例分析,以期为光伏电站效率测试提供有效的参考依据。     

基于分布式共识协同的光伏逆变器电压控制策略研究

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题,提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration, DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式,利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率,实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量,通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证,基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明,所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题,并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减,提升光伏逆变器的无功功率调节量。     

基于马尔可夫链的光伏发电系统输出功率短期预测方法

提出了一种直接预测光伏电站出力的方法。该方法基于马尔科夫链,通过统计光伏电站历史功率数据建模,直接预测光伏电站出力。理论推导证明了该数学模型的可行性。以教育部光伏中心的光伏电站为例进行建模预测,证明了该方法的有效性,并通过调整模型参数获得了更加精确的结果。     

高原高寒地区局部阴影下光伏阵列输出功率提升实验研究

高原高寒地区太阳能资源充足,利用光伏发电技术有利于改善当地电源结构。光伏电站出力不足是业内普遍存在的技术难题,光伏组件老化、表面温度高、局部阴影等都会降低光伏电站出力。以4×2光伏阵列为例,通过Matlab/Simulink建模仿真,对不同结构的光伏阵列在局部阴影下的输出特性进行对比,分析表明重构网状（RTCT）结构优于其他3种结构,且最大输出功率平均提升7.7%,为光伏阵列输出功率提升奠定实验基础。基于拉萨搭建的光伏阵列输出功率提升实验平台,采用改变光伏阵列拓扑结构和增加直流优化器2种方法,研发光伏阵列输出功率提升技术。结果表明,采用以上2种方法均能有效提升光伏阵列输出功率,可为光伏电站优化设计和运行提供解决方案。     

远方集中式与就地分布式光伏供电经济性比较

优先发展远方集中式光伏发电还是优先发展就地分布式光伏发电,需要进行经济性比较。立足于光伏电站建设发展的地域性差异,在传统光伏电站成本电价计算方法的基础上,考虑用户的实际用电成本,提出了远方集中式光伏电站与就近分布式光伏电站发、输、配电拓扑模型。分析了光伏电站在发、输、配电过程中的电能传输效率,将光伏系统的损耗与输配电成本纳入光伏用电成本,建立了一个用于评价光伏系统发、输、配电全过程内效率与成本的计算模型,并采用实际算例给出了具体的比较过程。结果表明:光照小时数、输电距离、光伏电站的单位容量投资是影响远方集中式光伏电站与就地分布式光伏电站成本差异的主要因素。